Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [ 69 ] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Хд. Вводя в уравнение (4.29) коэффициент надежности Кн, получаем

М1 = Кд Кн. (4.30)

Выражая площадь контакта лопасти с породой через ее толщину f и выход /1, равный ее длине L1, получаем

M1 = [Pq ] Кд Кн/2. (4.31)

Поскольку толщина лопастей f в каждой ступени постоянна, запишем по аналогии с равенством (4.31) уравнения моментов для породоразрушающих органов второй, третьей и последующих от долота ступеней

M2 = [P,]f /2(11 + 0,5 /2)КдКн;

Мз = [Pq]f /з(Ь2 + 0,5 /з)КдКн; (4.32)

Mn = [Pq]f /n(Ln-1 + 0,5 /„)КдКн,

где /2, /3, /п - выход лопастей породоразрушающих органов соответственно второй, третьей и n-ой ступеней; L1, L2, Ln - длина лопастей породоразрушающих органов соответственно первой, второй и n-ой ступеней.

Лопасти каждой ступени будут в одинаковой степени устойчивы к разрушению только в том случае, если выполняется условие (4.27), т.е. моменты, действующие на породоразрушающие органы каждой ступени, должны быть равны. Приравнивая выражения (4.31) и (4.32), получаем необходимое соотношение, при котором соблюдается условие (4.27)

L2/2 = [(L2 - L1)/2 + L1](L2 - L1) = [(L3 - L2)/2 + L2](L3 - L2) = = [(Ln - Ln-1)/2 + Ln-1](Ln - Ln-1). (4.33)

Преобразуем уравнение (4.33)

L1/2 = [(L2 + L1)(L2 - L1)]/2 = [(L3 + L2)(L3 - L2)]/2 =

= [(Ln + Ln-1)(Ln - Ln-1)]/2. (4.34)

Из равенства (4.34) получаем

L2 = L2 - L2 = L3 - = ... = - -1. (4.35)

Из выражения (4.34) находим уравнения дня определения длины лопастей породоразрушающих органов каждой ступени

L2 =42 L2 = 2L1; (4.36) L2 = V2) n-1L1.

Решая равенство (4.35) относительно выхода лопастей поро-

доразрушающих органов каждой ступени из-под предыдущей, получаем

12 = L2 - L1 = V2 - 1)L1;

/3 = L3 - L2 = V2 -1)2L1; (4.37)

ln = Ln - Ln-1 = V2 -1) n-1L1.

Диаметр пилот-ствола скважины увеличивается на удвоенную длину лопасти самой последней от долота ступени. Длина лопасти (самой последней от долота ступени) равна сумме членов геометрической прогрессии (4.37).

Необходимость применения ступенчатого расширения определяется на основании соотношений диаметра пилот-скважины и расширяемой каверны, прочностных свойств пород и материала лопастей.

Сумма членов геометрической прогрессии (4.27) равна половине разницы диаметров скважины после и до расширения

L1 21)2-1 = (Dp - Dc)/2. (4.38)

Преобразовывая уравнение (4.38) получаем

1 - 0,59[(Dp - Dc)/2L1] = 0,41n. (4.39)

Длина выхода первой от долота ступени породоразрушающего органа выбирается по геометрическим размерам лопасти, обусловленным условиями вписываемости, прочностными свойствами материала лопасти и разрушаемых пород

L1 = 2fSI]Wf • (4.40)

где [адоп] - допустимые напряжения на изгиб материала лопасти

расширителя, W - осевой момент инерции лопасти в опасном сечении, т - количество лопастей в одной ступени расширителя, Pq - максимальное сопротивление пород разрушению в интервале расширения, S - рабочая площадь контакта лопасти с разрушаемой породой; Kн - коэффициент надежности, Kд - коэффициент увеличения нагрузки за счет динамического режима разрушения пород.

Решая равенство (4.39) с учетом уравнения (4.40) относительно получаем минимально допустимый диаметр пилот-скважины, при котором будет обеспечиваться качественное и надежное расширение скважины в заданном интервале

Вс = Вр - 1 -0,41П 4["доп] . (4.41)

ср 0,59 PqSK н К д

С увеличением числа ступеней расширителя п уменьшается необходимый диаметр пилот-скважины. Максимальное уменьшение диаметра пилот-скважины при использовании многоступенчатого расширителя (по сравнению с одноступенчатым) возможно в 1,69 раза. По запланированному диаметру расширения скважины, типу и конструкции расширителя определяют минимально допустимый диаметр пилот-скважины. Пилот-скважиной расчетного диаметра вскрывают продуктивный пласт, после чего интервал расширения пилот-скважины увеличивают до заданного диаметра.

Предложенная технология внедрена на производственных объектах. Продуктивный пласт был сложен чередующимися про-пластками слабосцементированных и плотных песков с глинистыми породами, с максимальным сопротивлением разрушению Pq = 1,5-106 Па. При работе был использован двухступенчатый расширитель с тремя лопастями в каждой ступени. Лопасти изготовлены из стали с максимально допустимыми напряжениями на изгиб [адоп] = 2-108 Па, осевой момент инерции лопасти в опасном сечении у корпуса, исходя из условия вписываемости, W = 0,6-10 5 м3, площадь контакта лопасти с породой равна площади лопасти, армированной твердым сплавом (0,01 м3).

Коэффициент надежности выбрали равным двум, а коэффициент увеличения нагрузки за счет динамического режима разрушения пород - четырем. Необходимый диаметр скважины после расширения, обеспечивающий сооружение гравийного фильтра расчетных гидравлических характеристик и соответственно необходимые эксплуатационные характеристики скважины, составил 0,4 м. Минимально допустимый диаметр пилот-скважины, при котором обеспечивается надежное и качественное